详解：什么是浸入式水口？
发布日期： 2020-04-09 11:42:36 阅读量（1818） 作者：张红水口是连接中间包和结晶器的重要通道，被称为连铸的―咽喉要塞‖，具有承上启下的作用，是洁净钢冶炼过程中重要的一环。浸入式水口的出口浸入在结晶器内钢液中，防止了钢液的二次氧化，控制钢液进入结晶器时的流动速度，有利于钢液中夹杂物的上浮，并且可以有效的防止卷渣现象的发生等，确保了连铸过程的稳定运行。浸入式水口必须具备以下性能：
(1)热震稳定性好;
(2)抗钢液、熔渣的侵蚀能力要强;
(3)与钢液中夹杂物不易发生反应，避免发生水口结瘤、堵塞现象。
浸入式水口的材质、结构对结晶器和中间包内钢液的流动影响较大，直接关系到钢产品的质量。冶炼方式不同，浸入式水口材质不同，目前主要水口材质有熔融石英质、铝锆炭质、铝碳质等。铸坯类型不同，所使用的浸入式水口的结构也不同，直筒型浸入式水口主要用于浇注小方坯、矩型坯或小板坯，双侧孔型浸入式水口主要用于浇注大方坯、板坯，而向上侧孔型浸入式水口主要用于不锈钢浇注过程。
水口的出口形状决定着钢液流入结晶器时的冲击深度，为了满足连铸高拉速薄板坯的需求，田乃媛等研发了一种耗散型的四侧孔水口，其优点在于可以降低钢液流入结晶器时的冲击深度，有利于钢液内夹杂物的上浮，且在一定程度上缓解了水口的堵塞问题。赵广荣等则将传统的直腔式水口改进成为了阶梯环状式内腔水口即双环阶梯式水口，此结构内腔也缓解了钢液中夹杂物的粘附，减少水口堵塞现象的发生。苏珑等从水口的材质角度，着力开发ZrB2、BN等非金属氧化物材料、ZrO-CaO-C材料、低碳材料(碳<5%)、无硅Al2O3-C材料以及无碳无硅材料等材质的水口。
近年来，连铸工艺有了长足的发展，随着新型耐火材料的研发，浸入式水口使用寿命明显增长，但是尽管如此，连铸过程中也会时而发生水口结瘤、堵塞现象，水口的结瘤、堵塞不仅影响连铸过程的顺利进行，还严重影响着铸坯的质量。
实际生产中通常采用钙处理、中间包结构优化、水口吹氩等技术减少流经水口的夹杂物，提高前期的夹杂物去除效率，提高钢液洁净度，降低水口处的结瘤。现代冶金企业中常通过改善水口结构，采用不易结瘤的水口材质等方法降低水口结瘤，起到了较好的效果，传统铝碳质水口是导致结瘤的主要原因之一，锆质水口的引入降低了水口内壁夹杂物的粘附，减少了结瘤现象的发生。水口内壁夹杂物吸附机理研究表明，水口内钢液在壁面存在边界层，形成速度梯度，进而促进夹杂物通过边界层粘附在壁面。双孔、三孔及多孔等出口结构水口的开发，一定程度上降低了出口处结瘤的发生，但同时也使水口出口的结构变得更加复杂。
水口处结瘤现象发生的根源是由于钢液洁净度低，即钢液中含有较多夹杂物，所以要想减少结瘤现象的发生，必须控制钢液的洁净度。钢液中小尺寸夹杂物对最终铸坯质量影响较小，但水口处结瘤产物的脱落会对铸坯质量造成严重缺陷。
水口内壁结瘤物会对连铸过程造成许多影响:
(1)影响钢液进入结晶器时的流动状态;
(2)对结晶器钢液内夹杂物的上浮带来影响;
(3)使结晶器液面发生严重波动，发生卷渣现象;
(4)结瘤物的脱落会严重影响铸坯质量;
(5)对结晶器保护渣的成分造成影响，渣的粘度增大;
(6)影响水口的使用寿命，增加成本消耗。
在铝镇静钢、含铝钢、含钛钢生产冶炼过程中，连铸浸入式水口结瘤的问题较为严重。水口处的结瘤、堵塞是钢液中夹杂物和水口内壁面之间一个复杂的物理碰撞、化学反应过程，结瘤物质主要是脱氧夹杂产物和铁。
含钛钢浇注过程中，浸入式水口结瘤现象时有发生，Basus等研究结果发现，在冶炼含钛的铝镇静钢时，在水口的结瘤物中会含有较多的凝固钢液，铝钛系夹杂物与氧化铝夹杂物相比对钢液润湿效果较好，钢液会从水口壁面Al2O3·TiOX夹杂物间缝隙进入并发生冷凝、烧结。因钢液内铝钛系夹杂物含量较多，且在流经水口时容易在内壁发生滞留，所以会在水口内部快速生成结瘤物质，对铸坯质量具有重要影响。这种Al2O3·TiOX空隙型夹杂物形成机理是：原钢液中含有铝，钛脱氧后钢液内生成大量含钛的脱氧产物，且由于铝的氧势大于钛，所以钢液中的铝会与钛的脱氧产物发生反应，在其表面生成氧化铝夹杂，此过程伴随着体积的变化，生成空隙型夹杂物。
关于浸入式水口夹杂物结瘤和堵塞机理有许多种观点，但尚未有完善和统一的解释。可以肯定的是，水口处结瘤大多是由于钢液中夹杂物与水口内壁接触发生复杂的物理化学反应，是多种机理共同作用的结果。
相关阅读
免责声明：
本站部分文章来源于互联网，编辑转载目的在于传递更多信息，并不代表本网赞同其观点核对其真实性负责。
如涉及作品内容、版权和其他问题请书面发函至本公司，我们将在第一时间处理。
